高性能mysql学习笔记一

一、MYSQL 架构与历史

1.mysql架构简图

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​ mysql存储引擎将存储引起中的数据通过行缓存格式拷贝数据、服务层将拷贝内存解码成各个列。(数据库一个表不建议设计多个列)

2. mysql并发控制

2.1 锁策略

同一个数据并发修改需要锁的机制来保证数据的一致性，所以常见的并发控制是通过实现两种机制的锁来解决并发问题。分别是排它锁（也叫写锁）和共享锁(读锁)，场景如下：

• 读读锁：这种场景下是不会出现阻塞的，因为读数据并不会影响数据，所以支持并发读数据。
• 写写锁：该场景需要进行阻塞。
• 读写锁（写读锁） ：虽然有读请求，但是写请求会影响读取结果，也需要进行排他锁处理。

所以说一个写锁会阻塞其他的写锁和读锁。

2.2 锁粒度

在上面我们介绍了锁的实现策略，而提交系统并发还有一种方式是细化锁定的范围即锁粒度 。只有在保证数据安全的前提下使得锁定范围尽可能的小，从而使得并发程度更高。

MySQL有三种锁的级别：页级、表级、行级

• MyISAM和MEMORY存储引擎采用的是表级锁（table-level locking）；
• BDB存储引擎采用的是页面锁（page-level locking），但也支持表级锁；
• InnoDB存储引擎既支持行级锁（row-level locking），也支持表级锁，但默认情况下是采用行级锁。

MySQL这种锁的特性可大致归纳如下：

• 表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高,并发度最低。
• 行级锁：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。
• 页面锁：开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。

锁的机制是由各个的存储引擎实现的

3. mysql 事务

3.1 mysql事务日志

​ 在修改数据的时候，只需修改内存中的数据并将修改记录以顺序IO的形式写入事务日志中，待以后慢慢回写磁盘。

有了事务日志，则数据持久化到磁盘不需要进行实时随机IO的更新数据操作

二、服务性能剖析

1. 服务性能指标

• 响应时间 : 服务器处理一次请求响应的耗时。
• QPS：Query Per Second，每秒请求数。响应时间越短，QPS则越高。在单线程的情况下，是呈线性关系，多线程时，总QPS = （1000ms/ 响应时间）* 线程数。
• 吞吐量:单位时间内可处理的事务的数量,属于性能定义的倒数。

三、mysql优化

1. schema和数据类型的优化

schema在数据库中表示的是数据库对象集合，它包含了各种对像，比如：表，视图，存储过程，索引。mysql的schema等价于数据库对象（包含表、视图、存储过程、索引等等的集合）

• 最小数据长度： 能正确存储数据的最小数据类型,datetime和timesamp存储日期(精确到秒)，但是后者只需要占据前者一半的存储空间。

• 简单的数据类型：整型要比字符串(字符串设计字符编码和排序)操作代价更低，varchar 比char类型操作代价更低。

• 避免NULL列：查询包含NULL的列会使得 索引、索引统计、值比较变的复杂，且可为null的类创建索引的时候会额外占据空间

• 整型类型：tinyint(8)、smallint(16)、mediumint(24)、int(32)、bigint(64)。unsinged 无符号会使得正数的上限提高一倍。sql中的整型计算一般都会使用64字节的bigint整数

• 实数类型：float/double 使用浮点类型进行计算(会有误差)。decimal 为精确类型计算,其有一定的空间和计算开销，所以一些财务数据可以使用bigint(乘以相应的倍数存储)。

• 字符类型：不同引擎存储格式不同。

  varchar 可变字符长度（需要一个额外字段记录长度）

  char定长长度

  varchar相对于char节省了存储空间，但更新操作来说char不容易产生碎片。(由于行长度可变对于更新操作，页内没有更多的空间可能需要通过拆分数据进行存储（MyIsam会将行拆分成不同的片段存储，InnoDB则需要分裂页来存储数据）)。

  blob：二进制形式存储大的字符类型数据 tinyblob、smallblob、blob、mediumblob、bingblob

  text：字符串形式存储大的字符类型数据 tinytext、smatext、text、mediumtext、bigtext

  mysql将blob和text当做独立对象，如果其只太大时 页内只存储指针，指向外部存储的实际区域 尽量避免这两种数据类型

• enum类型：枚举可以将字符串存储到预定义集合中，占用很少的空间。

• 日期时间类型：DateTime类型和TIMESTAMP类型，推荐使用TIMESTAMP因为其空间效率高。

• 位数据类型，mysql5.0之前BIT和tinyInt是一样的。mysql5.0之后是使用一个或多个bit(位)存储0/1,MySql将bit当做字符串类型进行处理。

2. mysql设计的范式

1. 第一范式1NF： 数据库中的每个字段不可再分。
2. 第二范式2NF: 有主键，非主键字段依赖主键。
3. 第三范式3NF: 数据库表中不包含已在其他表中已包含的非主键字段。
4. 反范式：通过一定的数据字段冗余避免表关联。

3. 缓存汇总相关

​ 对于缓存汇总相关统计数据来说 有如下设计方式

   1. 使用视图 增加读性能
   2. 技术器相关 可以使用多条记录存储计数，最终使用sum汇总（解决多个地方同时修改一行记录 造成的全局互斥锁）

4. alter table

​ mysql的alter table 操作对大表的性能损耗很大，与其需要表结构的原理有关：mysql在执行代大部分修改表结果的方式是创建一个新表，从旧表查询数据并插入新表（重构缓存）再删除旧表，同时alter 操作会终端mysql服务。

​ alter table使用技巧：

      1. 在不提供服务的mysql节点进行alter table操作 然后进行主从切换。
      2. 使用**影子拷贝**。
      3. alter table 表名 alter column xxx 操作改变表结构 会直接修改.frm文件而不涉及表数据。（是仅仅限于修改列的默认值 还是所有操作）

mysql知识点(补充)

1. 查看表的相关信息

 SHOW TABLE STATUS LIKE 'table_name' 

(Name, Engine, Version, Row_format, Rows, Avg_row_length, Data_length, Max_data_length, Index_length, Data_free, Auto_increment, Create_time, Update_time, Check_time, Collation, Checksum, Create_options, Comment)

表属性	属性说明
Name	表名
Engine	表使用的存储引起
Version
Row_format	行的格式。对于MyISAM表，可选的值为Dynamic 可变字段、Fixed或者Compressed
Rows	表中的行数。对于 MyISAM 和其他一些存储引擎，该值是精确的，但对于 InnoDB，该值是估计值
Avg_row_length	平均每行包含的字节数
Data_length	表数据大小(以字节为单位)
Max_data_length	表数据的最大容量，该值和存储引擎有关。
Index_length	索引的大小(以字节为单位)
Data_free	对于 MyISAM 表，表示已分配但目前没有使用的空间。这部分空间包括了之前删除的行，以及后续可以被 INSERT 利用到的空间。
Auto_increment	下一个 AUTO_INCREMENT 的值
Create_time	表的创建时间
Update_time	表数据的最后修改时间
Check_time	使用 CHECK TABLE 命令或者 myisamchk 工具最后一次检查表的时间。
Collation	表的默认字符集和字符列排列规则
Checksum	如果启用，保存的是整个表的实时校验和。
Create_options	创建表时的其他选项
Comment	该列包含了一些其他的额外信息。对于 MyISAM 表，保存的是表在创建时带的注释。对于 InnoDB 表，则保存的是 InnoDB 表空间的剩余空间信息。如果是一个视图，则该列包含 “VIEW” 的文本字样。